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2023年2月23日

逆浸透運転における微生物汚染への対応策

逆浸透運転における微生物汚染への対応策

01 塩素殺菌塩素の有効性は、塩素の濃度、接触時間、および水のpHによって異なります。飲料水の殺菌によく使用され、一般的な残留塩素濃度は0.5ppmです。工業用水処理では、水中の残留塩素濃度を0.5〜1.0ppm以上に維持することで、熱交換器やサンドフィルターの微生物汚染を防ぐことができます。有機物は塩素を消費するため、塩素投与の量は、インフルエント中の有機物の含有量に依存します。地表水処理では、通常、微生物汚染を防ぐために、逆浸透前処理部分で塩素消毒が必要です。この方法は、取水口に塩素を添加し、20〜30分の反応時間を維持して、前処理パイプライン全体の濃度で0.5〜1.0ppmの残留塩素を維持することです。ただし、膜が塩素によって酸化および損傷するのを防ぐために、膜要素に入る前に完全に脱塩素する必要があります。

(1)塩素化反応

一般的に使用される塩素含有消毒剤は、塩素ガス、次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カルシウムです。水中では、急速に加水分解して次亜塩素酸になります。

Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)

NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)

Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3) 水中の次亜塩素酸は、水素イオンと次亜塩素酸イオンを分解します。 HClO←→ H+ + ClO- (4) Cl2、NaClO、Ca(ClO)2、HClO、ClO–の合計は、遊離塩素(FAC)または残留残留塩素(FRC)と呼ばれ、mg / LCl2で表されます。塩素は水中のアンモニアと反応してクロラミンを形成し、複合塩素(CAC)または結合残留塩素(CRC)と呼ばれ、残留塩素と結合塩素の合計は全残留塩素(TRC)と呼ばれます TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)残留塩素の殺菌効率は、未分解HClOの濃度に正比例します。次亜塩素酸の殺菌効果は次亜塩素酸塩の100倍であり、pH値の低下とともに解離していない次亜塩素酸の割合が増加します。 pH=7.5(25°C、TDS=40mg/L)では、残留塩素の50%しかHClOとして存在しませんが、pH=6.5では90%がHClOであり、温度の低下とともにHClOの割合も増加します。5°Cでは、HClOの分子分率は62%(pH=7.5、TDS=40mg/L)です。高塩分水では、HClOの割合は非常に小さいです(pH = 7.5、25°C、40000mg / L TDSの場合、比率は約30%)。

(2)塩素の投与量

添加された塩素の一部は、水中のアンモニア態窒素と反応して、次の反応手順に従って複合塩素を形成します。 HClO+NH3←→NH2Cl(モノクロラミン)+ H2O(6) HClO + NH2Cl ←→ NHCl2(ジクロラミン)+ H2O (7) HClO + NHCl2 ←→ NCl3(トリクロラミン)+ H2O (8) 上記の反応は、主に塩素/窒素のpHと質量比に依存します。クロラミンにも殺菌効果がありますが、塩素よりも低いです。塩素ガスの他の部分は不活性塩素に変換されます。この部分に必要な塩素の量は、亜硝酸塩、塩化物、硫化物、第一鉄、マンガンなどの還元剤によって異なります。水中の有機物の酸化反応も塩素を消費します。

(3)海水の塩素処理

汽水域の状況とは異なり、海水には通常約65mg/Lの臭素が含まれています。海水を塩素で化学処理すると、臭素は次亜塩素酸とすぐに反応して次亜臭素酸を生成します Br- + HClO → HBrO + Cl- (9) このように、海水を塩素で処理すると、殺菌効果はHClOではなくHBrOが主体となり、次亜臭素酸が次亜臭素酸イオンに分解されます。 HBrO←→BrO- + H+ (10) HBrOの分解度はHClOよりも低い。pH=8では、HClOの28%のみが分解しませんが、HBrOの83%は分解しません。高pH条件下の海水の場合、殺菌効果は汽水よりも優れています。次亜臭素酸および次亜臭素酸イオンは、残留塩素の測定値に含まれる残留塩素の測定を妨げる。

02 衝撃殺菌処理

ショック処理では、逆浸透膜またはナノろ過給水に殺生物剤を一定期間、水処理システムの通常の運転中に添加します。亜硫酸水素ナトリウムは、この処理目的でよく使用されます。一般的に、500〜1000ppmのNaHSO3を約30分間添加します。ショック療法は、定期的に、例えば、24時間に1回、または生物学的成長が疑われる場合に実施することができる。このショック処理中に生成される生成水には、添加された亜硫酸水素ナトリウム濃度の1〜4%が含まれます。製品水の用途に応じて、衝撃滅菌中の製品水をリサイクルするか排出するかを決定できます。亜硫酸水素ナトリウムは、嫌気性微生物よりも好気性細菌に対して効果的です。したがって、衝撃滅菌の使用は事前に慎重に評価する必要があります。

03 定期的な消毒

原水に殺菌剤を継続的に添加することに加えて、システムを定期的に消毒して生物学的汚染を制御することもできます。この処理方法は、生物付着の危険性が中程度のシステムに使用されますが、生物付着の危険性が高いシステムでは、消毒は継続的な殺生物剤処理の補助にすぎません。予防的消毒は、孤立したバクテリアが厚く老化したバイオフィルムよりも殺して除去しやすいため、矯正消毒よりも効果的です。一般的な消毒間隔は月に1回ですが、衛生要件が厳しいシステム(医薬品プロセス水など)や汚染度の高い原水(廃水など)は1日1回になる場合があります。もちろん、メンブレンの寿命は、使用する化学物質の種類と濃度の影響を受けます。激しい消毒の後、膜の寿命を縮める可能性があります.04オゾン滅菌塩素よりも酸化性が高いですが、分解が早いため、微生物を殺すために一定レベルに維持する必要があります。同時に、使用する機器の耐オゾン性も考慮する必要があり、通常はステンレス鋼を使用する必要があります。膜の要素を保護するためには、オゾンは注意深く取除かれなければならず紫外線照射は首尾よく殺菌であると証明されるこのgoal.05 UV irradiation254nmの紫外線を首尾よく達成できます。それは小さい水の植物で使用された。水に化学薬品を加える必要はありません。機器のメンテナンス要件は低いです。水銀ランプの定期的な清掃または交換のみが必要です。但し、紫外線照射処置の適用は非常に限られ、よりきれいな水源のためにだけ適している、コロイドおよび有機物が光放射.06ナトリウムの浸透に影響を与えるので、亜硫酸水素ナトリウム濃度が海水の脱塩システムの流入の50mg/Lに達するとき、生物的汚染の制御で有効である。このようにして、コロイド汚染も低減することができます。亜硫酸のさらなる利点は、亜硫酸の酸性反応による水素イオンを生成するため、炭酸カルシウムを制御するために酸を添加する必要がないことです。 HSO3- → H+ + SO42-

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